基于組合預測模型的能源消費總量預測分析

李默松

摘 要：能源是為社會發展提供力量的關鍵物質，能源的消耗對于人類和自然界都產生著相應的影響，是實現可持續發展所需關注的重要內容。借助創建能源消費量模型，對我國在能源消費總量上進行精準的測定，有助于在以后的能源消費上進行合理的調整和規劃，有助于為我國提供健康、穩定的發展環境。本文就通過組合預測模型，以電力能源為分析對象，對其消費總量進行預測，以期為推進我國可持續發展的工作的落實貢獻一份力量。

關鍵詞：組合預測模型;能源消費;總量預測分析

1 研究背景

電力資源為我國的資源結構的重要組成部分，我國當下者工業化水平逐漸深入的背景中，對電力資源的需求量愈加增長。在堅持可持續發展理念的當下，環保型電力資源被逐漸興起，例如風力發電、水力發電、太陽能發電等均被研發出來，而且在電力供應中所占據的比例愈加增長。所以，在社會和國家發展勢頭正勁的當下，展開對電力資源的未來消費的總量、構造以及方向的預測的工作十分有必要，這樣能夠為政府在資源分配利用以及環境水平的預測和政策的制定上起到十分關鍵的促進效果。還有就是，因為需求度是生產的主要決定因素，若是在電力資源的供應中出現供不應求或者生產過剩的現象對于資源來說會造成一定的浪費，對于社會來說會阻礙到發展。由此可見，科學合理地進行電力資源的消費預測，無論是對電力資源市場的均衡性的維持還是對電力資源企業的經濟效益都展現出十分重要的意義。

預測理論為一類借助將已有信息實現分析處理，展現其所隱藏的規律，實現對將來的數據信息進行預測的形式。當下，我國在此領域所展開的研究項目已經存在一定的數量，其中有借助邏輯斯蒂回歸方程實現預測，還有借助灰色預測得到結果后又借助馬爾可夫修正，以及多種預測方式進行組合的形式。鑒于對當下的電力資源的消費量的發展趨向的了解，以及對相關資料的查詢得到，若是僅僅依賴于灰色預測的方式進行電力資源的預測不夠全面。由此此次研究就將邏輯斯蒂預測進行結合，得到一類能夠將未來電力資源發展充分展現的符合現實狀況的預測的模型。

2 模型介紹

2.1 灰色預測模型

灰色系統中的信息特點為部分已知部分未知，并且所有的因素間的關系處于不確定的狀態。灰色預測為一類對灰色系統實施預測的形式。其對系統中的相關因素的發展方向的區別度進行鑒定，也就是對其實施關聯分析操作，同時將原始值進一步加以生成處理，進而充分展現出系統變動的特點，通過數據序列的形式將其展現出來，之后再進行相關的微分方程創建，達到對相關事務的未知的發展方向的預測的效果。由于傳統的預測方法存在些許不足，所以對其進行改進，得到滑動無偏GM（1，1）預測模型：

設原始序列：

對原始序列實施一次加權滑動操作：

這里：

把數列以傳統的GM（1，1）流程得到參數a，b，參照相關資料求得參數u，A：

原始數據的預測模型：

2.2 邏輯斯蒂預測

邏輯斯蒂曲線還叫做邏輯斯蒂預測函數，為一類被普遍使用的S形函數，其最早被用來進行展現人口增長狀況。此類曲線最被應用在描述一些限定狀況中的種群增長模型。其特點為初期曲線呈指數增長，之后逐漸飽和，增長放緩，最終完全飽和便不再增長。

邏輯斯蒂方程如下：

這里的M具體是指種群數量，A具體是指環境容量，r具體是指增長率，t具體是指時間變量，B是指常數。

邏輯斯蒂預測的主要優勢為其杜宇波動幅度較低的數據組能夠精準的實現擬合。

2.3 馬爾可夫模型修正

由于灰色預測模型應用在長期預測方面具有缺陷，但是所以借助馬爾科夫模型進行補充，通過此模型來實現將組合模型的預測結果加以修正，能夠使得結果在精準度上被有效提升。主要內容如下：

在組合模型的預測與真實數據的殘差曲線Y（k）的上下側做n，m條和Y（k）向平行的曲線，所以，m+n+1條平行曲線構成m+n個狀態區間Q1，Q2，…，Qm+n。

創建1步轉移概率的矩陣：

這里，pij指的是數據自狀態Qi進行1步轉移后達到Qj的概率，nij指的是自狀態Qi進行1步轉移后達到Qj的數目，Ni指的是在狀態Qi下的所有點的數量。所以得到1步轉移概率的矩陣如下：

預測數值求解：ω（t）=e（t）+0.5（θ1+θ2）。這里，ω（t）具體是指進行修正的預測數據，具體是指滑動無偏GM（1，1）模型得到的預測數據，θ1與θ2具體是指殘差所處的狀態區間的上下值。

3 組合預測

借助將灰色預測與邏輯斯蒂預測的模型進行組合的方式來實現在對具有不確定性的因素數據組進行處理的情況下還可以使其精準度符合標準的效果。

3.1 創建組合模型

設定將時間當成指標的電力消費量序列{A（t）}，t=1，2，…n，借助滑動無偏GM（1，1）預測的序列為{A1（t）}，邏輯斯蒂方程預測的序列為{A2（t）}，得到組合預測模型：e（t）=ω1A1（t）+ω2A2（t）;t=1，2，…n。這里A1（t）指的為滑動無偏GM（1，1）的預測數據，A2（t）指的是邏輯斯蒂方程的預測數據，ω1，ω2使每個預測數據所占權重。

3.2 權重數據計算

將組合預測模型中殘差平方和S最小當做目標函數，就得到以下非線性規劃模型：

這里A（t）指的是真實值，A1（t）指的是第一種預測方式中的預測數據，A2（t）指的是第二種預測方式里的預測數據，ω1，ω2使每個預測數據所占權重。

3.3 預測結果

在對近五年我國在電力資源的消費上的數據進行整理后，借助以上三種預測模型進行預測，得到以下相應的未來三年的預測結果，詳見表1。

4 結束語

綜上所述，我國在高速發展的同時，對于電力資源的需求量在不斷地增加，能夠看出，電力能源對于維持我國穩定發展起到十分重要的影響。社會在創造經濟效益的同時還對資源不斷地需求，且與日俱增，能源消耗量逐步地提升，我國在以后的能源供應上是不是能夠為社會的可持續的發展提供動力，是當下社會各界所重點關注的內容。所以要想使得社會和國家維持健康、穩定的發展步伐，就一定要將能源消耗和經濟進步兩者間的聯系解決好，提升在能源節省上的技術的研發與管控，學習其他國家在此方面的優點，以達到真正的可持續發展。還要不斷地進行新能源的發掘，將技術創新的進行提速，對能源結構進行改良。

參考文獻：

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